JP2018152965A - 発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷電力の変動が大きい場合であっても、効率よく発電機を運転することができる発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態の発電機運転制御装置は、負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部と、前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測部と、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機を制御する基準値を示す基準電力を算出する基準電力算出部と、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンと前記基準電力算出部が算出した基準電力との比較結果に基づいて、発電機を制御する発電機制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法に関する。

工場などの建物にある空調など大型設備は、家庭用の空調などと比較して大きな電力を消費する。このような工場においては、消費電力をまかなうために買電電力とは別に発電機を稼働させる場合がある。発電機を稼働させることにより、建物全体が消費する電力が契約電力を超えないようにして建物の光熱費の増大を抑制する。反面、発電機を稼働するためのコストが発生するが、特許文献１には、発電機を効率よく運転することができる発電機運転制御方法が開示されている。

特開２００５−３３３７７３号公報

このような大型設備は、例えば、日中の勤務時間など必要な時間帯に稼働され、夜間には稼働されない等の形態で運用されることがある。図９は、大型設備の負荷電力の変動パターンの一例を示す第１図である。図９は、横軸に時間、縦軸に負荷電力をそれぞれ示す。図９に示すように、大型設備が運転される時間帯においては負荷電力が大きくなる。また、大型設備を待機させる時間帯においては、その大型設備が稼働されないために負荷電力が小さくなり、低負荷の状態となる。大型設備がこのような形態で運用されると、負荷電力の変動（負荷変動）が大きくなる。このような建物において、負荷電力の変動に関わらず発電機を稼働させた場合、負荷電力が低下したときには発電機は低負荷運転となる。ディーゼル発電機等の発電機は、低負荷運転が継続すると故障の原因となり得る。また、発電機は、定格出力付近での稼働させた場合に発電効率がよく、定格出力よりも低い電力で稼働させると効率が悪くなり燃料消費率が増加する要因となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷電力の変動が大きい場合であっても、効率よく発電機を運転することができる発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法を提供することである。

上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の発電機運転制御装置は、負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部と、前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測部と、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機を制御する基準値を示す基準電力を算出する基準電力算出部と、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンと前記基準電力算出部が算出した基準電力との比較結果に基づいて発電機を制御する発電機制御部と、を備える。

また、本発明の一実施形態の発電機運転制御方法は、負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部を備える負荷電力制御装置が、前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測工程と、前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機を制御する基準値を示す基準電力を算出する基準電力算出工程と、前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力の変動パターンと前記基準電力算出工程により算出された基準電力との比較結果に基づいて、発電機を制御する発電機制御工程と、を備える。

以上説明したように、この発明によれば、負荷電力の変動が大きい場合であっても、効率よく発電機を運転させることができる発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法を提供することができる。

実施形態の運転制御装置１の構成図である。 実施形態の運転制御装置１が予測した負荷電力の変動パターンの一例を示す第１図である。 実施形態の基準電力算出部１４の構成図である。 実施形態の運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第１図である。 実施形態の運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第２図である。 実施形態の運転制御装置１が行う処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態の運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第３図である。 実施形態の運転制御装置１が予測した負荷電力の変動パターンの一例を示す第２図である。 大型設備の負荷電力の変動パターンの一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることがある。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下、実施形態の発電機運転制御装置（以下、単に「運転制御装置」という）１を、図面を参照して説明する。

図１は、運転制御装置１の構成図である。図１に示すように、運転制御装置１は、記憶部１０と、負荷電力予測部１２と、基準電力算出部１４と、発電機制御部１６と、を備える。
記憶部１０は、実績情報記憶部１００と、季節情報記憶部１０１と、生産情報記憶部１０２と、発電機情報記憶部１０３と、を備える。
実績情報記憶部１００には、過去の負荷電力に関する情報（実績情報）が記憶される。実績情報記憶部１００には、工場などの建物における過去の負荷電力の、時系列の変化（変動パターン）が記憶される。負荷電力の変動パターンは、例えば、一日の負荷電力の変動を１秒単位で示す変動パターンである。実績情報記憶部１００には、負荷電力の変動パターンが、その変動パターンであった日の日付とともに記憶される。
季節情報記憶部１０１には、過去の外気温や湿度などの情報（季節情報）が記憶される。季節情報記憶部１０１には、季節情報が、その日付とともに記憶される。
生産情報記憶部１０２には、過去に工場で生産された製品の生産数や、設備を稼働した時間等の情報（生産情報）が記憶される。生産情報記憶部１０２には、生産情報が、その日付とともに記憶される。

発電機情報記憶部１０３には、発電機２を制御するための情報、例えば、発電機２の定格出力についての情報や、発電機２を運転させる場合の負荷率に関する情報が記憶される。ここで、発電機２の定格出力は、発電機２に出力させる電力のことであり、発電機２の負荷率は、定格出力に対して許容される負荷の割合である。例えば、発電機２を製造したメーカが推奨する負荷率の範囲があり、その負荷率を下回らないように発電機２を運転させることにより、効率のよい運転が行われることが期待できる。一般的に、発電機の負荷率は５０〜８０％以上である。

負荷電力予測部１２は、実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する。具体的には、まず、負荷電力予測部１２は、翌日に予測される季節情報（以下、予測季節情報という）、および翌日に予測される生産情報（以下、生産季節情報という）を取得する。負荷電力予測部１２は、例えば、ネットワークを介して得られる天気予報や予想気温等の情報に基づいて、予測季節情報を取得する。また、負荷電力予測部１２は、例えば、運転制御装置１に接続される図示しないキーボードやマウスなどの外部入力装置を介してユーザなどから入力された生産情報を予測生産情報として取得する。

また、負荷電力予測部１２は、予測季節情報に基づいて、季節情報記憶部１０１を参照する。具体的には、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１に記憶された季節情報の中から、予測季節情報と一致、または類似する季節情報に対応する日の日付を取得する。
また、負荷電力予測部１２は、予測生産情報に基づいて、生産情報記憶部１０２を参照する。具体的には、負荷電力予測部１２は、生産情報記憶部１０２に記憶された生産情報の中から、予測生産情報と一致、または類似する生産情報に対応する日の日付を取得する。

そして、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１から取得した日付と、生産情報記憶部１０２から取得した日付とに基づいて、季節情報記憶部１０１に記憶された実績情報の中から、翌日に予測される負荷電力の変動パターン（予測変動パターン）を取得する。例えば、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１と生産情報記憶部１０２からそれぞれ取得した日付に共通する日付があれば、その日付に対応する日の負荷電力の変動パターンを予測変動パターンとする。例えば、負荷電力予測部１２は、それぞれ取得した日付に共通する日付がなければ、類似する範囲を広げ、季節情報記憶部１０１に記憶された季節情報の中から、予測季節情報類似する季節情報に対応する日の日付を、再度、取得する。また、生産情報についても同様に、負荷電力予測部１２は、類似する範囲を広げ、生産情報記憶部１０２に記憶された生産情報の中から、予測生産情報類似する生産情報に対応する日の日付を、再度取得する。そして、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１と生産情報記憶部１０２のそれぞれから取得した日付に共通する日付があれば、その日付に対応する日の負荷電力の変動パターンを予測変動パターンとする。

負荷電力予測部１２は、このようにして、負荷電力の変動パターンを予測する。なお、上記において、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１と生産情報記憶部１０２のそれぞれから取得した日付に共通する日付に基づいて、実績情報記憶部１００に記憶される過去の負荷電力の変動パターンから予測変動パターンを取得したが、これに限定されることはない。負荷電力予測部１２は、例えば、過去の負荷電力の変動パターンとその日付、およびその日付に対応する季節情報、生産情報それぞれを人工知能により機械学習させた予測モデルを生成してもよい。この場合、負荷電力予測部１２は、予測季節情報と予測生産情報等を当該予測モデルに入力して得られる予測パターンを、負荷電力の予測変動パターンとして出力する。

ここで、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の予測変動パターンについて、図２を用いて説明する。図２は、運転制御装置１が予測した負荷電力の変動パターンの一例を示す第１図である。図２の横軸は時間、縦軸は負荷電力をそれぞれ示す。図２に示す負荷電力の予測変動パターンの例では、８時から９時までの間に負荷電力が約３４０［ｋＷ］から４００［ｋＷ］付近まで増加する。９時から９時半までは負荷電力は４００［ｋＷ］前後の値で保持され、ほとんど変化が生じない。９時半ごろに負荷電力が４００［ｋＷ］から３４０［ｋＷ］程度まで減少して８時ごろの負荷電力水準に戻り、その後は１２時過ぎまで３４０［ｋＷ］〜３５０［ｋＷ］の間で推移し、負荷電力の変化がほとんど生じない。１３時ごろには負荷電力が２００［ｋＷ］程度となり、１３時以降１７時過ぎまで負荷電力はそのまま２００［ｋＷ］前後の値で、ほとんど変化が生じない。

これは、この建物においては、例えば、８時から空調などの設備の稼働が開始される日課であり、負荷電力予測部１２は、明日の８時ごろから空調が建物の温度を上げるための高負荷の運転を行う結果、負荷電力が上昇すると予測したことを示す。また、翌日の予測気温に基づけは、９時半以降、建物の温度が所定の設定値に達することから、負荷電力予測部１２は、９時半以降、空調が温度を維持するための低負荷の運転を行う結果、負荷電力が一定となると予測したことを示す。
また、この建物においては、例えば、１２時以降、午前中の設定値よりも低い値の設定値に建物の温度が切替えられる日課であり、負荷電力予測部１２は、１２時以降に空調の運転が停止される等して負荷電力が下降すると予測したことを示す。また、翌日の予測気温に基づけは、１３時ごろに、建物の温度が午後の設定値に達するため、負荷電力予測部１２は、１３時以降は、空調が温度を維持するための低負荷の運転を行う結果、負荷電力が一定となると予測したことを示す。

図１に戻り、基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機２を制御する場合に基準となる基準電力を算出する。図２に示すように、負荷電力予測部１２が予測した翌日の負荷電力の変動パターンは、時々刻々と値が変化しながら、少しずつ緩やかに負荷電力が増加したり、減少したりする。つまり、負荷電力の変動パターンには、比較的変化の速い動きと、比較的変化の遅い動きとが混在している。このため、基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンが示す個々の値から実質的な負荷電力を取得することが難しい。

図２の８時から９時までの負荷電力の値の変化において、上述したように、負荷電力が約３４０［ｋＷ］から４００［ｋＷ］付近まで増加しているが、これは比較的変化の遅い動きである。８時から９時までの負荷電力の値の変化を局所的に見れば、負荷電力の低い値と高い値を繰り返すような比較的変化の速い動きが含まれている。このため、基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンから実質的な負荷電力を取得するために、負荷電力に含まれる比較的変化の速い成分と比較的変化の遅い成分とを分離する。具体的には、基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力を周波数解析し、周波数が０［Ｈｚ］の近傍の成分を算出することにより基準電力を算出する。

図３は、基準電力算出部１４の構成図である。図３に示すように、基準電力算出部１４は、フーリエ変換部１４０と、直流成分検出部１４１とを備える。

フーリエ変換部１４０は、負荷電力予測部１２が予測した時系列の負荷電力を離散フーリエ変換し、負荷電力の周波数応答を算出する。フーリエ変換部１４０は、例えば、離散フーリエ変換をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により行う。ＦＦＴは、入力させる時系列のデータの数を２のべき乗とすることにより、離散フーリエ変換を、時系列のデータの数が２のべき乗に限定しない場合と比較して、より高速に計算することができる。

フーリエ変換部１４０は、図２に示す負荷電力の変動パターンにおいて１秒間隔の負荷電力データがある場合、例えば、８時から１７時６分７秒までの間のデータ、２の１５乗（＝３２７６８）個の負荷電力の時系列データを用いて負荷電力の周波数応答を算出する。これにより、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンのうち、比較的変化の速い（周波数の高い）成分と、比較的変化の遅い（周波数の低い）成分とを分離することができる。フーリエ変換部１４０は、算出した負荷電力の周波数応答を、直流成分検出部１４１に出力する。なお、フーリエ変換部１４０が行う離散フーリエ変換はＦＦＴに限定されることはなく、離散化された負荷電力の時系列データを周波数に変換できる処理であれば、何を用いてもよい。また、フーリエ変換部１４０が周波数変換するデータ数は任意の正の整数であってよい。

直流成分検出部１４１は、フーリエ変換部１４０からの負荷電力の周波数応答のうち、周波数が０［Ｈｚ］に相当する成分（直流成分）を取得する。周波数が０［Ｈｚ］に相当する成分とは、フーリエ変換部１４０が周波数変換に用いた負荷電力の時系列データ（８時から１７時６分７秒までの間のデータ）のうち、全体（８時から１７時６分７秒までの間）を通じて実質的に変化がない負荷電力の値である。具体的には、直流成分ＤＣは、以下の（１）式で示される。ここで、Ｎは離散フーリエ変換に用いたデータ数（例えば、３２７６８）、Ｒ（０）は周波数０［Ｈｚ］に相当する実数部の値、Ｉ（０）は周波数０［Ｈｚ］に相当する虚数部の値をそれぞれ示す。

ＤＣ＝１／Ｎ×√（Ｒ（０）^２＋Ｉ（０）^２） ・・・（１）

上記（１）式において、周波数０［Ｈｚ］に相当する虚数部が０（Ｉ（０）＝０）の場合、離散フーリエ変換において、直流成分ＤＣは、実数部として扱われるため、周波数０［Ｈｚ］に相当する虚数部は０である。（１）式に、Ｉ（０）＝０を代入することにより、直流成分ＤＣは、以下の（１）式で示される。ここで、Ｎは離散フーリエ変換に用いたデータ数である。

ＤＣ＝Ｒ（０）／Ｎ ・・・（２）

図２の負荷電力の例においては、Ｎが３２７６８、Ｒ（０）が９０７６２３８、Ｉ（０）が０となる。この場合、（１）式、および（２）式により、直流成分ＤＣは２７７．０となる。つまり、図２の例においては、直流成分検出部１４１が算出する基準電力Ｘは、２７７．０［ｋＷ］となる。直流成分検出部１４１は、算出した基準電力Ｘを、発電機制御部１６に出力する。

ここで、基準電力算出部１４は、離散フーリエ変換を用いて基準電力Ｘを算出しているが、これに限定されることはない。例えば、基準電力算出部１４は、負荷電力の時系列データにＬＰＦ（ローパスフィルタ）を通過させることにより、周波数の低い成分（例えば、０［Ｈｚ］に相当する成分）を取得し、ＬＰＦの出力を基準電力Ｘとしてもよい。また、基準電力算出部１４は、負荷電力の時系列データを全て加算した値をデータ数で除算する加算平均により基準電力Ｘを算出してもよい。基準電力算出部１４は、負荷電力の時系列データの実効値を算出し、この算出した実効値を基準電力Ｘとしてもよい。

図１に戻り、発電機制御部１６は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターン、及び基準電力算出部１４が算出した基準電力Ｘに基づいて発電機２を制御する。具体的には、発電機制御部１６は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力に基づいて、負荷電力の所定時間毎の平均電力Ｙを算出する。そして、発電機制御部１６は、以下の（３）式を満たす場合、発電機２を停止させる。つまり、発電機制御部１６は、平均電力Ｙよりも基準電力Ｘが大きい場合には発電機２を停止させる。

Ｙ＜Ｘ ・・・（３）

また、発電機制御部１６は、以下の（４）式を満たす場合、発電機２を運転させる。つまり、発電機制御部１６は、平均電力Ｙよりも基準電力Ｘが小さい場合には発電機２を運転させる。

Ｙ≧Ｘ ・・・（４）

図４は、発電機制御部１６が行う発電機２の制御の一例を示す第１図である。図４は、左から「時間帯」、「平均電力」、および「発電機の運転・停止」のそれぞれの項目がある。図４の例では、「時間帯」の項目には、８時から１６時５９分までの間の時刻を３０分ごとに区切った時間帯が記載されている。そして、「平均電力」の項目には、その時間帯における平均電力が記載されている。また、「発電機の運転・停止」の項目には、その時間帯における発電機２の制御状態（運転または停止）が記載されている。

図４の例では、発電機制御部１６は、３０分ごとに負荷電力の平均電力Ｙを算出している。また、図４の例では、発電機制御部１６は、時間帯における負荷電力の値を全て加算し、加算した値を加算に用いたデータの数で除算すること（加算平均）により平均電力Ｙを算出している。しかしながら、発電機制御部１６が行う平均電力Ｙの算出処理は、これに限定されることはない。例えば、発電機制御部１６は、１０分ごとに平均電力Ｙを算出してもよいし、１時間ごとに平均電力Ｙを算出してもよい。発電機制御部１６は、例えば、発電機２が運転を開始させてから所定の電圧が出力可能となるまでに要する時間などに基づいて、平均電力Ｙを算出する時間の間隔を任意の間隔としてよい。また、発電機制御部１６は、平均電力Ｙを、加算平均ではなく実効値により算出してもよい。

図４に示すように、発電機制御部１６は、平均電力Ｙが、基準電力Ｘ（＝２７７．０）を上回る場合に発電機２を運転させる。また、発電機制御部１６は、平均電力Ｙが、基準電力Ｘ（＝２７７．０）を下回る場合に発電機２を停止させる。

また、発電機制御部１６は、発電機２を運転させる場合、発電機２の定格出力および負荷率に基づいて、発電機２への指令値Ｚを決定する。具体的には、発電機制御部１６は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力、及び基準電力算出部１４が算出した基準電力Ｘに基づいて発電機２を運転させるか停止させるかを決定し、発電機２を運転させる場合、発電機情報を参照して発電機情報（定格出力、および負荷率）を取得する。そして、発電機制御部１６は、定格出力Ａ、負荷率Ｂ、基準電力Ｘ、平均電力Ｙの関係に基づいて、発電機２への指令値Ｚを決定する。なお、発電機２への指令値Ｚとは、発電機２により出力させる電力値のことである。

より具体的には、発電機制御部１６は、以下の（５）、（６）式をともに満たす場合、発電機２への指令値を０とする。この場合、発電機制御部１６は、発電機２に０［ｋＷ］を出力させる。つまり、発電機制御部１６は、発電機２を停止させる。

Ａ＞Ｙ＞Ｘ ・・・（５）
Ｘ＜Ａ×Ｂ／１００ ・・・（６）

また、発電機制御部１６は、以下の（７）、（８）式をともに満たす場合、発電機２への指令値をＸとする。この場合、発電機制御部１６は、発電機２にＸ（＝２７７．０）［ｋＷ］を出力させる。つまり、発電機制御部１６は、発電機２に基準電力Ｘを出力させる。

Ａ＞Ｙ＞Ｘ ・・・（７）
Ｘ≧Ａ×Ｂ／１００ ・・・（８）

また、発電機制御部１６は、以下の（９）式、または、（１０）式のいずれか一方を満たす場合、発電機２への指令値をＡとする。この場合、発電機制御部１６は、発電機２に出力させる電力をＡとする。つまり、発電機制御部１６は、発電機２に定格出力Ａを出力させる。

Ｙ＞Ｘ＞Ａ ・・・（９）
Ｙ＞Ａ＞Ｘ ・・・（１０）

図５は、発電機制御部１６が行う発電機２の制御の一例を示す第２図である。図５は、左から「時間帯」、「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂは任意の値」、「Ａ＝３００ｋＷ、Ｂは任意の値」、「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝５０％」、および「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝８０％」のそれぞれの項目がある。
図５の例では、「時間帯」の項目には、発電機２を運転させる８時から１２時５９分まで、および発電機２を停止させる１３時から１６時５９分までのそれぞれの時間帯が記載されている。「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂは任意の値」の項目には、発電機２の定格出力Ａを２００［ｋＷ］とし、負荷率Ｂを任意の値とした場合において発電機２に出力させる電力が記載されている。「Ａ＝３００ｋＷ、Ｂは任意の値」の項目には、発電機２の定格出力Ａを３００［ｋＷ］とし、負荷率Ｂを任意の値とした場合において発電機２に出力させる電力が記載されている。「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝５０％」の項目には、発電機２の定格出力Ａを４００［ｋＷ］とし、負荷率Ｂを５０％とした場合において発電機２に出力させる電力が記載されている。「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝８０％」の項目には、発電機２の定格出力Ａを４００［ｋＷ］とし、負荷率Ｂを８０％とした場合において発電機２に出力させる電力が記載されている。

ここで、「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂは任意の値」、および「Ａ＝３００ｋＷ、Ｂは任意の値」のそれぞれの項目において、負荷率Ｂを任意の値としたのは、発電機２を、定格出力Ａ（２００、または３００［ｋＷ］）で運転させればよく、負荷率を考慮する必要がないためである。図２において、発電機２を運転させる８時から１２時５９分までの時間帯においては、平均電力Ｙが３４４．２〜４０１．０［ｋＷ］の間の値である。これらの平均電力Ｙのいずれにおいても、定格出力Ａ（２００［ｋＷ］、または３００［ｋＷ］）を上回っている。つまり、この時間帯において、発電機２を定格出力Ａで運転させた場合、発電機２が出力した電力は全て負荷電力として消費される。従って、この時間帯において、発電機２を定格出力Ａより低負荷で運転させる必要がない。

また、「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝５０％」、および「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝８０％」のそれぞれの項目において、負荷率Ｂを５０％の場合と８０％の場合とで場合分けしたのは、発電機２を定格出力Ａ（４００［ｋＷ］）で運転させると電力供給が過剰になるためである。図２において、発電機２を運転させる８時から１２時５９分までの時間帯においては、平均電力Ｙが３４４．２〜４０１．０［ｋＷ］の間の値であり、大半の平均電力Ｙにおいても、定格出力Ａ（４００［ｋＷ］）を下回っている。この時間帯において、発電機２を定格出力Ａ（４００［ｋＷ］）で運転させれば、発電機２からの出力電力に剰余する電力が出てしまう。従って、この時間帯において、発電機２を、定格出力Ａを下回る出力電力で運転させる必要があるためである。

図５に示すように、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを２００［ｋＷ］とした場合、８時から１２時５９分までの時間帯において上記（９）式を満たすため、発電機２への指令値を定格出力Ａに相当する２００［ｋＷ］に決定する。また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを２００［ｋＷ］とした場合、１３時から１６時５９分までの時間帯においては、上記（４）式を満たすため、発電機２を停止させる。
また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを３００［ｋＷ］とした場合、８時から１２時５９分までの時間帯において上記（１０）式を満たすため、発電機２への指令値を定格出力Ａに相当する３００［ｋＷ］に決定する。また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを３００［ｋＷ］とした場合、１３時から１６時５９分までの時間帯においては、上記（４）式を満たすため、発電機２を停止させる。

また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを４００［ｋＷ］とした場合、８時から１２時５９分までの時間帯において上記（７）式を満たし、かつ負荷率Ｂが５０％であることから上記（８）式を満たすため、発電機２への指令値を基準電力Ｘに相当する２７７．０［ｋＷ］に決定する。また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを４００［ｋＷ］とした場合、１３時から１６時５９分までの時間帯においては、上記（４）式を満たすため、発電機２を停止させる。
また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを４００［ｋＷ］とした場合、８時から１２時５９分までの時間帯において上記（５）式を満たし、かつ負荷率Ｂが８０％であることから上記（６）式を満たすため、発電機２への指令値を０［ｋＷ］に決定する。つまり、発電機制御部１６は、発電機２を停止させる。また、発電機制御部１６は、発電機２の定格出力Ａを４００［ｋＷ］とした場合、１３時から１６時５９分までの時間帯においては、上記（４）式を満たすため、発電機２を停止させる。

ここで、運転制御装置１が行う発電機２の運転を制御する処理の流れについて、図６を用いて説明する。図６は、運転制御装置１が行う処理の流れを示すフローチャートである。
まず、処理を行う前提として、記憶部１０の実績情報記憶部１００には負荷電力に関する実績情報、季節情報記憶部１０１には負荷電力に対応づけた季節情報、生産情報記憶部１０２には負荷電力に対応づけた生産情報がそれぞれ記憶されているものとする。また、発電機情報記憶部１０３には発電機２の定格出力Ａ、および負荷率Ｂが記憶されているものとする。
負荷電力予測部１２は、翌日の季節情報および生産情報等に基づいて、記憶部１０を参照することにより翌日の負荷電力の変動パターンを予測する（ステップＳ１）。基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２により予測された負荷電力を離散フーリエ変換し、負荷電力の周波数応答を算出する（ステップＳ２）。そして、基準電力算出部１４は、算出した負荷電力の周波数応答のうち、周波数が０［Ｈｚ］に相当する電力を基準電力Ｘとして出力する（ステップＳ３）。つまり、基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２により予測された負荷電力に基づいて、発電機２を制御する場合に基準となる基準電力Ｘを算出する。

発電機制御部１６は、負荷電力予測部１２により予測された負荷電力の３０分ごとの平均電力Ｙを算出する（ステップＳ４）。発電機制御部１６は、基準電力Ｘと平均電力Ｙとを比較する（ステップＳ５）。発電機制御部１６は、基準電力Ｘが平均電力Ｙを上回る場合（ステップＳ５、ＹＥＳ）、発電機情報記憶部１０３を参照して発電機２の定格出力Ａ、および負荷率Ｂを取得する（ステップＳ６）。発電機制御部１６は、定格出力Ａが平均電力Ｙを上回る場合（ステップＳ７、ＹＥＳ）、基準電力Ｘが、定格出力Ａに負荷率Ｂを乗じた値を下回る場合には（ステップＳ８、ＹＥＳ）、発電機２への指令値Ｚを０とする（ステップＳ９）。そして、本フローチャートは終了する。

一方、発電機制御部１６は、定格出力Ａが平均電力Ｙを上回る場合において（ステップＳ７、ＹＥＳ）、基準電力Ｘが、定格出力Ａに負荷率Ｂを乗じた値を上回る場合には（ステップＳ８、ＮＯ）、発電機２への指令値Ｚを基準電力Ｘとする（ステップＳ１０）。そして、本フローチャートは終了する。
また、発電機制御部１６は、定格出力Ａが平均電力Ｙを下回る場合（ステップＳ７、ＮＯ）、発電機２への指令値Ｚを定格出力Ａとする（ステップＳ１１）。そして、本フローチャートは終了する。
発電機制御部１６は、基準電力Ｘが平均電力Ｙを下回る場合（ステップＳ５、ＮＯ）、発電機２への指令値Ｚを０とする（ステップＳ９）。つまり、この場合、発電機制御部１６は、発電機２を停止させる。そして、本フローチャートは終了する。

以上説明したように、本実施形態の運転制御装置１においては、実績情報記憶部１００（「記憶部」の一例）が、過去の負荷電力の変動パターン（「負荷電力に関する実績情報」の一例）をそれぞれ記憶する。また、負荷電力予測部１２が、過去の負荷電力の変動パターンに基づいて、翌日の負荷電力の変動パターンを予測する。また、基準電力算出部１４が、負荷電力予測部１２により予測された翌日の負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機２を制御する基準値を示す基準電力Ｘを算出する。また、発電機制御部１６が、負荷電力予測部１２により予測された負荷電力の変動パターン、及び基準電力算出部１４により算出された基準電力Ｘに基づいて発電機２を制御する。

これにより、本実施形態の運転制御装置１においては、予測した負荷電力の基準電力Ｘを算出することができる。基準電力Ｘは、発電機２を制御する場合の基準となる一定の値である。そして、運転制御装置１は、算出した基準電力に基づいて、発電機２を制御することができる。このため、本実施形態の運転制御装置１は、予測した負荷電力の変動パターンの変動が大きい場合であっても、負荷電力が下降したにもかかわらず発電機２を稼働させた結果、発電機２を低負荷で運転させてしまったりすることがなく、効率よく発電機２を運転させることができる。

また、本実施形態の運転制御装置１においては、発電機制御部１６は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、３０分毎（「所定時間毎」の一例）の平均電力Ｙ（「負荷電力の平均値である平均電力」の一例）を算出し、算出した平均電力Ｙ、および基準電力算出部１４が算出した基準電力Ｘを比較して発電機２を運転させるか停止させるかを決定する。これにより、本実施形態の運転制御装置１においては、３０分ごとの平均電力Ｙを算出することができる。そして、発電機制御部１６が、平均電力Ｙと基準電力Ｘを比較することにより、発電機２を運転させるか停止させるかを決定することができる。つまり、運転制御装置１は、２つの値（基準電力Ｘと平均電力Ｙ）を比較するという簡単な処理を行うだけで、発電機２の運転を制御することができ、効率よく発電機２を運転させることができる。

また、本実施形態の運転制御装置１においては、発電機制御部１６は、発電機２を運転させる場合、発電機２の定格出力Ａおよび負荷率Ｂに基づいて、発電機２への指令値Ｚを決定する。これにより、本実施形態の運転制御装置１においては、発電機２の定格出力Ａが平均電力Ｙを上回る場合、つまり、発電機２を運転させる場合において、発電機２の定格出力よりも低い電力で運転させる必要がある。この場合であっても、発電機制御部１６は、負荷率Bに応じて、発電機２の運転が低負荷になり過ぎることなく効率よく発電機２の指令値を決定することができる。したがって、運転制御装置１は、効率よく発電機２を運転させることができる。

上述した効果を、図７を用いて説明する。図７は、実施形態の運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第３図である。図７の横軸は時間、縦軸は負荷電力をそれぞれ示す。図７は、図２に示す負荷電力の変動パターンに対し、運転制御装置１が発電機２の運転を制御した場合の、負荷電力、発電機２の出力電力、買電電力をそれぞれ示す。図７に示す例では、発電機２の定格出力Ａは４００［ｋＷ］であり、負荷率Ｂは５０％である場合を示す。つまり、上記（７）、（８）式を満たしている。したがって、運転制御装置１は、図５における「Ａ＝４００ｋＷ、Ｂ＝５０％」の項目に記載された内容で発電機２を制御する。具体的には、運転制御装置１は、８時から１２時５９分までの時間帯において発電機２を基準電力Ｘ（＝２７７．０［ｋＷ］）で出力させる。この時間帯における買電電力は、負荷電力から基準電力Ｘ（＝２７７．０［ｋＷ］）を減算した値となる。これは、発電機２からの出力電力で不足する電力を買電電力が補う形となり、発電機２が低負荷で運転されることなく、効率よく運転されていることを示す。また、運転制御装置１は、１３時から１６時５９分までの時間帯において発電機２を停止させる。すると、この時間における買電電力は、負荷電力と同等となる。これは、発電機２から電力を供給させると、電力が過剰供給となる場合には発電機２が停止され、発電機２が低負荷で運転されることなく、効率よく運転されていることを示す。

また、上述した効果を奏する事例を、図８を用いて説明する。図８は、運転制御装置１が予測した負荷電力の変動パターンの一例を示す第２図である。図８は、ある印刷工場における、四季それぞれの代表的な一日の負荷電力の変動パターンを示す。図８の横軸は時間、縦軸は負荷電力をそれぞれ示す。図８におけるそれぞれの代表的な一日の負荷電力の変動パターンに示すように、一日の中で何度も負荷電力が上昇したり下降したりする場合であっても、本実施形態の運転制御装置１を用いて発電機２を効果的に稼働させることができる。例えば、春の代表的な一日における変動パターンでは、夜間２３時ごろから翌朝４時ごろまで、印刷機がフル稼働することにより負荷電力が一気に高まる。また、その直後の５時ごろから９時ごろまで、印刷が終了して負荷電力が低下する。そして１０時から１２時ごろまで負荷電力がなだらかに上昇し、１３時ごろから１６時ごろまで負荷電力がやや急激に高まる。１７時以降２２時までは負荷電力は、ほぼ一定となる。
このような場合、例えば、発電機２の定格出力Ａが、４００［ｋＷ］、３００［ｋＷ］、２００［ｋＷ］、１００［ｋＷ］、をそれぞれ選択でき、負荷率Ｂが５０％〜８０％であり、基準電力が３００［ｋＷ］であった場合、運転制御装置１は、夜間２３時ごろから翌朝４時ごろまでは、発電機２を４００［ｋＷ］で稼働させる。また、５時から１３時までは、発電機２を停止させる。
また、１３時から１５時までの２時間は、３０分ごとに５０［ｋＷ］増加させた電力を発電機２に発電させる。具体的には、１３時から１３時半まで「Ａ＝１００ｋＷ、Ｂ＝５０％」、１３時半から１４時まで「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂ＝５０％」、１４時から１４時半まで「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂ＝７５％」、１４時半から１５時まで「Ａ＝３００ｋＷ、Ｂ＝６７％」で、それぞれ稼働させる。また、１５時から１７時までの２時間は、３０分ごとに５０［ｋＷ］減少させた電力を発電機２に発電させる。具体的には、１５時から１５時半まで「Ａ＝３００ｋＷ、Ｂ＝６７％」、１５時半から１６時まで「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂ＝７５％」、１６時から１６時半まで「Ａ＝２００ｋＷ、Ｂ＝５０％」、１６時半から１７時まで「Ａ＝１００ｋＷ、Ｂ＝５０％」で、それぞれ稼働させる。これにより、本実施形態の運転制御装置１は、発電機２の燃費の悪化や故障を引き起こすことなく、３０分ごとに変化する負荷電力に対応させた電力を発電させることができる。従って、運転制御装置１は、発電機２を効率的に運用することができる。
また、図８における秋の代表的な一日においては、春の代表的な一日と比較して１３時から１７時までの４時間における負荷電力の上昇と下降がない。この場合、運転制御装置１は、１３時から１７時までの間、発電機２を停止させておく。このように、本実施形態の運転制御装置１は、四季それぞれにおいて、負荷電力の変動パターンが異なる場合であっても、それぞれの変動パターンに対応させて発電機２を効率的に運用することができる。

また、本実施形態の運転制御装置１においては、基準電力算出部１４は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンをＦＦＴ（「周波数解析」の一例）することにより基準電力Ｘを算出する。これにより、本実施形態の運転制御装置１においては、負荷電力の変動パターンにおける周波数の高い（変化の速い）成分と、周波数の低い（変化が無いか、変化があったとしても遅い）成分とを分離することができる。これにより、負荷電力の変動パターンにおいて、変化がほとんどない実質的な電力（直流成分）を基準電力Ｘとすることができる。つまり、本実施形態の運転制御装置１は、負荷電力の変動パターンに早い変動が含まれている場合であっても、実質的な直流成分を基準電力Ｘとして算出することができ、効率よく発電機２を運転させることができる。

上述した実施形態における運転制御装置１をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１…運転制御装置、２…発電機、１０…記憶部、１００…実績情報記憶部、１０１…季節情報記憶部、１０２…生産情報記憶部、１０３…発電機情報記憶部、１２…負荷電力予測部、１４…基準電力算出部、１４０…フーリエ変換部、１４１…直流成分検出部、１６…発電機制御部。

Claims (5)

1. 負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部と、
   前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測部と、
   前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機を制御する基準値を示す基準電力を算出する基準電力算出部と、
   前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンと前記基準電力算出部が算出した基準電力との比較結果に基づいて、発電機を制御する発電機制御部と、
   を備える発電機運転制御装置。
2. 前記発電機制御部は、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、所定時間毎の前記負荷電力の平均値である平均電力を算出し、算出した平均電力、および前記基準電力算出部が算出した基準電力を比較して発電機を運転させるか停止させるかを決定する、
   請求項１に記載の発電機運転制御装置。
3. 前記発電機制御部は、発電機を運転させる場合、発電機の定格出力および負荷率に基づいて、発電機への指令値を決定する、
   請求項１又は請求項２に記載の発電機運転制御装置。
4. 前記基準電力算出部は、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンを周波数解析することにより基準電力を算出する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電機運転制御装置。
5. 負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部を備える発電機運転制御装置が、
   前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測工程と、
   前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力の変動パターンに基づいて、発電機を制御する基準値を示す基準電力を算出する基準電力算出工程と、
   前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力と前記基準電力算出工程により算出された基準電力との比較結果に基づいて発電機を制御する発電機制御工程と、
   を備える発電機運転制御方法。